RU2393115C2 - Электролитический способ получения гексаборида празеодима - Google Patents
Электролитический способ получения гексаборида празеодима Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393115C2 RU2393115C2 RU2008132225/02A RU2008132225A RU2393115C2 RU 2393115 C2 RU2393115 C2 RU 2393115C2 RU 2008132225/02 A RU2008132225/02 A RU 2008132225/02A RU 2008132225 A RU2008132225 A RU 2008132225A RU 2393115 C2 RU2393115 C2 RU 2393115C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- praseodymium
- potassium
- synthesis
- equimolar mixture
- molten
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электролитическим способам получения неорганических соединений, в частности соединений празеодима. В атмосфере очищенного и осушенного аргона из расплава эквимолярной смеси хлоридов натрия и калия, содержащего хлорид празеодима и фторборат калия, осуществляют совместное электровыделение празеодима и бора из хлоридных комплексов на катоде и последующее их взаимодействие на атомарном уровне с образованием борида празеодима. При этом поддерживают температуру выше температуры плавления расплава эквимолярной смеси хлоридов натрия и калия. Соотношение компонентов в расплаве составляет, в мас.%: хлорид празеодима - 1,6÷5,0, фторборат калия - 4,0÷11,0, эквимолярная смесь хлоридов калия и натрия - остальное. Синтез ведут при плотности тока 0,1-1,0 А/см2 и потенциале электролиза относительно платинового электрода сравнения от -2,5 до -4,0 В. Обеспечивается снижение температуры синтеза до 700-800°С и получение целевого продукта в чистом виде.
Description
Изобретение относится к электролитическим способам получения неорганических соединений, в частности соединений празеодима. Известны способы получения гексаборида празеодима.
Непосредственное соединение металла с бором. Для получения боридов в этом случае спекают сбрикетированную смесь порошков металла и бора в графитовой печи при температуре 1375-1800°С. Этот метод имеет тот недостаток, что в этом случае необходимо использование соответственно чистого металла и бора, а это не всегда возможно [Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды, М.: Атомиздат, 1975, стр.189].
Борокарбидный способ состоит в восстановлении окисла металла углеродом карбида бора и дополнительно вводимой в шихту в случае необходимости сажей по реакции: PrO+В4С(+С)→PrB+С с удалением газообразного продукта реакции - окиси углерода в вакууме [Падерно Ю.Б., Серебрякова Т.И., Самсонов Г.В. Кристаллография, 1959, т.4, с.542.]. Недостатком этого метода является высокая температура процесса (1500-1900°С), продукт полученный по этому методу сильно загрязнен примесью свободного углерода.
Наиболее близким является способ получения гексаборида празеодима электролизом расплавленных сред [Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов. М.: Металлургия, 1964, стр.53-55]. В состав ванны для электролиза входят окислы редкоземельных металлов и борный ангидрид с добавками фторидов щелочных и щелочноземельных металлов для снижения температуры и вязкости ванны. Температура электролиза смесей составляет 950-1000°С, напряжение на ванне 3-15 В, плотность тока 0,3-3,0 А/см2. Состав ванны для получения гексаборида празеодима: 1/15Pr2O3+2B2O3+Li2O+LiF.
Недостатками этого способа являются высокая температура синтеза и сложность отделения целевого продукта от расплавленного электролита из-за низкой растворимости боратов и фторидов, загрязнение побочными продуктами, в частности боратами.
Задача изобретения - получение чистого гексаборида празеодима без образования побочных продуктов и снижение температуры процесса синтеза.
Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют совместное электровыделение празеодима и бора из хлоридного расплава на катоде и последующее взаимодействие их на атомарном уровне с образованием гексаборида празеодима. Процесс осуществляется в трехэлектродной кварцевой ячейке, где в качестве катода используется серебряная проволока; электрода сравнения - платиновая проволока, свернутая в спираль; анода и одновременно контейнера - стеклоуглеродный тигель. Синтез гексаборида празеодима проводят посредством потенциостатического или гальваностатического электролиза из эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего хлорид празеодима и фторборат калия, в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Потенциостатический электролиз эквимольного расплава KCl-NaCl, содержащего хлорид празеодима и фторборат калия, проводят на серебряном электроде в пределах от -2,5 до -4,0 В относительно платинового электрода сравнения. Гальваностатический элетролиз того же расплава проводят при плотностях тока от 0,1 до 1,0 А/см2. Синтез проводят в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида празеодима, отмывают от фторида празеодима во фториде калия.
Электрохимические процессы, происходящие при образовании боридов празеодима, можно представить следующими уравнениями:
BF4-xClx -+3е→В+(4-x)F-+xCl-,
PrCl6-yFy 3-+3е→Pr+(6-у)Cl-+yF-,
qB+pPr=PrpBq.
В качестве источника празеодима используют безводный хлорид празеодима, в качестве источника бора - фторборат калия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлорид калия и хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорид празеодима 1,6-5,0;
фторборат калия 4,0-11,0;
остальное - эквимолярная смесь хлоридов калия и натрия.
Электролиз ведут в потенциостатическом (гальваностатическом) режиме при температуре выше температуры плавления эквимольного расплава смеси хлоридов натрия и калия.
Выбор компонентов электролитической ванны проведен на основании термодинамического анализа и кинетических измерений совместного электровыделения празеодима и бора из хлоридных расплавов. Из соединений празеодима и бора, не содержащих кислород, хлорид празеодима и фторборат калия являются достаточно низкоплавкими и хорошо растворимыми в эквимольном расплаве KCl-NaCl. Растворитель (эквимольный расплав KCl-NaCl) выбран из следующих соображений: напряжение разложения расплавленной смеси KCl-NaCl больше таковых для расплавов PrCl3 и KBF4; хорошая растворимость в воде.
Фазовый состав идентифицирован методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-6, он показал наличие только фазы PrB6. Размер частиц порошка определяли с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver PRO Р47
Пример 1.
В стеклоуглеродный тигель 40 мл помещают солевую смесь массой 35,3 г, содержащую 1,5 г PrCl3 (4,2 мас.%); 3,8 г KBF4 (10,8 мас%); 13,7 г KCl (38,3 мас%).; 16,3 г NaCl (46,2 мас%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 800°С в расплав опускают серебряный катод, электролиз проводят при потенциале -2,5 В относительно платинового электрода сравнения (плотность тока 0,1 А/см2). Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида празеодима, отмывают от фторида празеодима во фториде калия.
Пример 2.
В стеклоуглеродный тигель 40 мл помещают солевую смесь массой 33,5 г содержащую 2,0 г PrCl3 (5,5 мас.%); 4 г KBF4 (11,1 мас.%); 13,7 г KCl (38 мас.%); 16,3 г NaCl (45,2 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 750°С в расплав опускают серебряный катод. От источника подают ток 0,9 А (плотность тока 0,55 А/см2). Потенциал -4,0 В относительно платинового электрода сравнения. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида празеодима, отмывают от фторида празеодима во фториде калия.
Пример 3.
В стеклоуглеродный тигель 40 мл помещают солевую смесь массой 32,0 г, содержащую 0,5 г PrCl3 (1,6 мас.%); 1,3 г KBF4 (4,0 мас.%); 13,7 г KCl (43,5 мас.%); 16,3 г NaCl (51,3 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°С в расплав опускают серебряный катод. От источника подают ток 0,9А (плотность тока 1,0 А/см2). Потенциал -4,0 В относительно платинового электрода сравнения. Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида празеодима, отмывают от фторида празеодима во фториде калия.
Пример 4.
В стеклоуглеродный тигель 40 мл помещают солевую смесь массой 35,8 г, содержащую 1,8 г PrCl3 (5,0 мас.%); 4,0 г KBF4 (11 мас.%); 13,7 г KCl (38,2 мас.%); 16,3 г NaCl (45,5 мас.%). Тигель с солевой смесью помещают в кварцевую ячейку и в атмосфере сухого аргона выдерживают до температуры расплавления системы. По достижении рабочей температуры 700°С в расплав опускают серебряный катод, электролиз проводят при потенциале -2,5 В относительно платинового электрода сравнения (плотность тока 0,35 А/см2). Катодно-солевую грушу, состоящую из гексаборида празеодима, отмывают от фторида празеодима во фториде калия.
Техническим результатом является: снижение температуры по сравнению с прототипом за счет использования эквимолярного расплава хлоридов калия и натрия, что привело к уменьшению затрат электроэнергии; получение целевого продукта в чистом виде, за счет хорошей растворимости эквимолярного расплава хлорида калия и хлорида натрия в воде, растворимости образующегося фторида празеодима во фториде калия.
Claims (2)
1. Электролитический способ получения гексаборида празеодима, включающий синтез гексаборида празеодима из расплавленных сред, отличающийся тем, что синтез проводят в атмосфере очищенного и осушенного аргона из расплава эквимолярной смеси хлоридов натрия и калия, содержащего хлорид празеодима и фторборат калия, при температуре выше температуры плавления расплава эквимолярной смеси хлоридов натрия и калия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
хлорид празеодима 1,6÷5,0
фторборат калия 4,0÷11,0
эквимолярная смесь хлоридов калия и натрия остальное
2. Электролитический способ по п.1, отличающийся тем, что синтез ведут при плотности тока 0,1-1,0 А/см2 и потенциале электролиза относительно платинового электрода сравнения от - 2,5 до - 4,0 В.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132225/02A RU2393115C2 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Электролитический способ получения гексаборида празеодима |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008132225/02A RU2393115C2 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Электролитический способ получения гексаборида празеодима |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008132225A RU2008132225A (ru) | 2010-02-10 |
| RU2393115C2 true RU2393115C2 (ru) | 2010-06-27 |
Family
ID=42123511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008132225/02A RU2393115C2 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Электролитический способ получения гексаборида празеодима |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2393115C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466217C1 (ru) * | 2011-05-18 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния |
| RU2477340C2 (ru) * | 2011-05-13 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008132225/02A patent/RU2393115C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САМСОНОВ Г.В. Тугоплавкие соединения редкоземельных металлов. - М.: Металлургия, 1964, с.53-55. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477340C2 (ru) * | 2011-05-13 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана |
| RU2466217C1 (ru) * | 2011-05-18 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008132225A (ru) | 2010-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8900438B2 (en) | Electrolytic cell and electrochemical process using an electrode | |
| KR880012798A (ko) | 전기분해에 의한 철 및 네오디뮴으로 구성된 모합금 제조방법 | |
| JP2007016293A (ja) | 懸濁電解による金属の製造方法 | |
| Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
| Haupin et al. | Electrometallurgy of aluminum | |
| RU2722753C1 (ru) | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы | |
| RU2393115C2 (ru) | Электролитический способ получения гексаборида празеодима | |
| Sharma | A new electrolytic magnesium production process | |
| Cathro et al. | Electrowinning magnesium from its oxide in a melt containing neodymium chloride | |
| RU2477340C2 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида лантана | |
| RU2389684C2 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерных порошков гексаборида неодима | |
| US2734855A (en) | Electrolytic preparation of reduced | |
| Kushkhov et al. | Electrochemical synthesis of CeB6 nanotubes | |
| Abbasalizadeh et al. | Rare earth extraction from NdFeB magnets and rare earth oxides using aluminum chloride/fluoride molten salts | |
| Malyshev et al. | Electrochemical synthesis of borides and silicides of chromium, molybdenum and tungsten in molten salts | |
| US3775271A (en) | Electrolytic preparation of titanium and zirconium diborides using a molten, sodium salt electrolyte | |
| RU2620319C2 (ru) | Электролитическая ячейка для производства редкоземельных металлов | |
| RU2415973C2 (ru) | Способ получения алюминия электролизом расплава | |
| US3902973A (en) | Electrolytic preparation of lanthanide and actinide hexaborides using a molten, cryolite-base electrolyte | |
| RU2540277C1 (ru) | Электролитический способ получения наноразмерного порошка гексаборида церия | |
| US2798844A (en) | Electrolyte for titanium production | |
| RU2466090C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида церия | |
| RU2466217C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида гадолиния | |
| CN113279022A (zh) | 一种还原性熔盐介质及其制备方法 | |
| RU2510630C1 (ru) | Электролитический способ получения ультрадисперсного порошка гексаборида диспрозия |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100805 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120127 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120203 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140805 |